J20与F22火控雷达功能PK (上)

J20与F22火控雷达功能PK (上)

J20战斗机火控雷达的天线罩

J20战斗机的火控雷达功用怎么?能不能同标签13美国F22战斗机的火控雷达一较高下呢?这此,咱们就来专门讨论一下这个论题。先来研标签18究一下J20火控雷达的功用。先看官方的音讯。2011年年末央视国防军事频道有期节目-2011国际武器配备大盘点,其间说到了J20战斗机的火控雷达。从节目中泄漏的信息来看,J20的火控雷达功率为十万,单位没说清。可是雷达的功率要么是瓦要么是千瓦,千瓦显着不或许,由于过大了。美国F22战斗机配备的AN/APG-77的最大功率也只要10-20个千瓦。那么合理的单位应该是瓦,即便如此也是十分惊人的,由于10万瓦也便是100千瓦。这样算来,J20火控雷达的功率至少是AN/APG-77雷达的五倍。依照雷达发射功率和勘探间隔之间的联系,发射功率进步至五倍,勘探间隔就会高出百分之五十左右。央视的新闻在咱们前面的一期视频节目中有提及,需求看的点后边链接(J20的过渡动力)。

F22配备的AN/APG-77自动有源相控阵雷达的天线

假如AN/APG-77雷达勘探反射面积为1平方米的方针可以到达200公里的话,相应J20的火控雷达勘探相同的方针至少可以到达300公里。这样J20就会获得十分大的勘探间隔优势,可以做到先发现,先进犯,在战术上就会占有很大优势。并且要知道,这仅仅我国雷达技能2011年的技能水平,此刻离J20执役还有七年,依然有时刻进行比较大的技能晋级,以便引进最先进的技能成果标签13,使火控雷达的技能水平有更大的进步。

当然,也有人对上述音讯持否定态度,理由是央视在报导军事新闻常常犯错误。央视报导常常犯错这个却是真的,不过也不能就确定央视说的全都是错的,由于许多最新最威望的音讯相同也出自央视,何况能在同一条新闻中说清楚J20一年试飞了多少架次,这样的音讯来源不是军方便是厂方,信息的可靠性仍是有保证的。假如只要这样一条音讯,咱们当然不能对J20火控雷达的功用做出精确的判别。那么咱们就从雷达功率器材、雷达收发组件、雷达作业体系、冷却体系、供电体系、DSP处理芯片、CPU处理芯片等各个方面对J20的火控雷达进行一番细心的剖析。并且将J20火控雷达和F22火控雷达的各项功用做一个具体的比照J20与F22火控雷达功用PK (上)。

首要J20的火控雷达为何需求如此大发射标签9功率的呢?还不是被J20与F22火控雷达功用PK (上)隐形技能逼的!战斗机选用隐形技能之后,雷达反射面积大大缩小,会大大紧缩火控雷达的勘探间隔。以F22为例,假如让一架F22用雷达勘探另一架F22,在机头方向上,雷达勘探间隔或许只剩下五六十公里了。要知道F22在勘探1平方米的方针时还有近200公里的勘探间隔。假如只剩下五六十公里的勘探间隔,现已远小于中距空空导弹的最大射程了,或许两边很快就要进入近间隔空中格斗了,假如有光电勘探体系,或许现已先于雷达发现方针了标签26标签14。假如能把雷达发射功率进步到本来的五倍以上,就可以将勘探间隔从头拉回到100公里左右。而这正是J20的火控雷达要干的事!

J20雷达天线罩的尺度显着要比F22的大得多

那么J20的机载火控雷达怎么完成这么标签23大的发射功率呢?从雷达天标签5线罩的外形来看,其尺度显着比F22的雷达天线罩要大。由于从机头的轮廓线来说,从机身开端F22的机头先削尖然后再缩短,到天线罩的J20与F22火控雷达功用PK (上)方位留给雷达天线的尺度就不到一米了。而JJ20与F22火控雷达功用PK (上)20机头的轮廓线缩短很快,到天线罩的方位尺度仍有很大空间,满足配备直径超越一米的雷达天线。更大的天线尺度天然可以装置更多的收发组件,可是仅靠多出的收发组件也不或许完成五倍以上的发射功率。显着两种雷达选用的收发组件有着很大的不同。

雷达收发组件(T/R组件)是自动有源相控阵和数字阵列雷达的核心部件

咱们先来回忆一下相控阵雷达收发组件技能的开展,雷达收发组件也称T/R组件或T/R模块。雷达收发组件是自动有源相控阵和数字阵列雷达的核心部件,本钱一般占整个雷达的一半。相控阵雷达天线一般都有上千个收发组件,雷达的信号发射和接纳就靠这些收发组件,也便是说标签6雷达的发射功率取决于单个收发组件的发射功率,而收发组件的功率巨细取决于其运用的功率器材的功率。相控阵雷达运用的半导体功率器标签14件阅历了三代的开展。第一代是硅半导体功率器材,现在现已根本上不用了。第二代是砷化镓半导体功率器材,F22和F35战斗机火控雷达用的便是这种器材。第三代是氮化镓、碳化硅、氧化锌等宽禁带半导体材料,其间以氮化镓归纳功用最好。最J20与F22火控雷达功用PK (上)近有报导国内研发成功了氧化镓单晶材料,这种材料归于超宽禁带材料,是第四代。第三代功率器材相关于第二代器材的优势便是发射功率可以进步一个数量级,也便是十倍,并且可以耐受更高的作业温度。并且具有高击穿电场、高饱满电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等长处。假如说J20机载火控雷达的发射功率能到达F22的5倍以上,那么其收发组件肯定是选用了第三代功率半导体器材。

那么国内是否把握了第三代功率半导体器材技能呢?咱们查找一下国内揭露的技能文献就可以发现,早在2000年就有研发成功氮化镓功率器材的音讯,2004年的技能文献里呈现了X波段氮化镓功率器材研发成功的音讯,X波段正是战斗机火控雷达运用的频段。2008年国内氮化镓功率器材还有过单个器材完成119瓦功率的报导。要知道上一代砷化镓器材单个也只要几瓦的水平。因而咱们可以知道,国内早就把握了氮化镓功率器材的技能。

选用风冷技能的国产有源相控阵雷达

用了氮化镓功率器材技能之后,单个功率器材的发射功率进步了一个数量级,也就J20与F22火控雷达功用PK (上)是十倍。如此高的功率带来了第一个问题便是严峻的发热问题,那么怎么处理这个问题呢?此前有报导,国内研发成功了机载风冷相控阵雷达,可以用来给配备脉冲多普勒雷达的战机进行晋级换代。可是对以选用第三代功率器材的火控雷达,风冷散热才能每平方厘米每秒只要十几瓦,或许处理不了问题,因而遍及选用的是液冷方法。当然国内还有更先进的冷却技能,中科院理化所刘静教授带领的团队研发成功了液态金属冷却技能。液态金属冷却技能可以完成每平方厘米每秒高达数百瓦的冷却才能,比一般液冷的几十瓦高了一个数量级。因次,即便J20配备了单个功率119瓦的功率器材,散热也不是个什么问题,只看是否有这样的技能需求。选用液态金属冷J20与F22火控雷达功用PK (上)却不但可以进步散热才能,还可以让散热体系的分量大大减轻。

中科院理化所研发的液态金属冷却体系

火控雷达的功率提上来之后,发生的第二问题是电源功率缺乏的问题。常常有各种说法说到选用相控阵雷达之后,呈现电源功率缺乏的问题。这些问题其实都是本来配备脉冲多普勒火控雷达的战斗机晋级到相控阵雷达时遇到的。相控阵雷达相关于脉冲多普勒雷达耗电量的确大了许多。但这个问题也不难处理,首要发电机技能自身难度不大,不是什么高精尖技能。关于新飞机来说,假如原规划就考虑过这些状况,电源功率天然不是问题。关于第五代战斗机,单台发动机一般都有一二十个兆瓦的功率,提取二三百千瓦的功率拿来发电当然也不会有问题。

对自动有源相控阵雷达和数字列阵雷达来说,收发组件是雷达的核心部件,本钱占整个雷达的百分之五十以上,其功用根本上决议了整个雷达的的技能水平。那么J20火控雷达收发组件的功用是什么水平的呢?尽管没有直接的揭露材料,但咱们依然可以透过过国内科研机构相关范畴的技能发展,对此有个根本了解。

GaN微波功率模块

在中电科第十三所官方网站上可以看到相控阵雷达功率器材和数字化收发组件相关产品的手册。可以看到其产品现已现已广泛选用氮化镓技能,作业波段从L波段到X波段品种完全,单个组件功率从20瓦、30瓦、60瓦、80瓦、100瓦、120瓦包罗万象。收发组件的作业波段也可以掩盖L波段到X波段,并且也完成了数字化。而完成收发组件数字化是完成数字列阵雷达的前提条件。

GaN收发组件T/R

此前更早国内已有在数字化收发组件上完成直接频率组成(DDS)的报导。要知道国内研发氮化镓数字化收发组件的科研机构并不是只要十三所一家,而能揭露的一般都不是最好的,这儿倒不是否定十三所的水平,究竟在国际范围内把握氮标签6化镓数字化收发组件的科研机构寥寥无几。国内收发组件的技能水平由此可见一斑。不过话说回来,可以揭露这些信息或许意味着十三所的这些产品在内部竞赛中落选了,咱们才有时机看到这些揭露的材料,假如十三所的产品被选上,那么恐怕二三十年内咱们是别想看到这些材料了。官方揭露这些产品材料大概是在20标签514年左右,离J20执役还有很长时刻。已然落选的功用就现已很好了,那么没落选的功用又会怎样,这给了咱们更大的幻想空间。

F35战斗机配备的AN/APG-81自动有源相控阵雷达的天线

咱们再来看看F22和F35火控雷达的技能水平,两者都是自动有源相控阵雷达。AN/APG-77雷达选用的是砷化镓半导体器材,共有1956个发射通道,每通道峰值功率10瓦。关于雷达反射面积1平方米的方针勘探间隔为200公里。F35战斗机的火控雷达AN/APG-81,也是砷化镓半导体器材,共有1676个发射通道,每通道峰值功率6瓦。关于雷达反射面积1标签18平方米的方针标签17勘探间隔为160公里。并且F22和F35火控雷达的收发组件均未完成数字化。

综上所述,J20的机载火控雷达选用的是数字列阵雷达,在雷达作业体系上比F22和F35选用的自动有源相控阵雷达抢先一代。在雷达核心部件收发组件方面标签24,J20的火控雷达选用的是氮化镓半导体器材,并且现已完成数字化,比F22和F35的火控雷达选用的砷化镓半导体器材抢先一代。J2标签100火控雷达的发射功率至少是F22火控雷达的标签25五倍以上,勘探间隔比F22火控雷达的勘探间隔至少高百分之五十。正如中电科十四所所长胡明春所言:通过几十年的不断开展,我国雷达已全面挨近或到达国外先进水平,全体上全面处于并跑状况,正处于从“跟跑”到“领跑”跨过的关口期,并且在某些范畴现已完成了“领跑”。

其实J20的核心技能抢先F22一代(五)火控雷达体系

J20与F22火控雷达功用PK(下)